เกือบจะเป็นดาวเคราะห์นอกระบบที่ค้นพบทั้งหมดมีขนาดใหญ่มากขนาดเท่าดาวพฤหัสและสูงกว่า คำถามคือ: ดาวเคราะห์ขนาดเท่าโลกอาจเล็กกว่าในระบบดาวฤกษ์เดียวกันได้หรือไม่? นักวิจัยได้สร้างแบบจำลองที่ดาวเคราะห์ดวงเล็ก ๆ ถูกใส่เข้าไปในระบบเดียวกับดาวเคราะห์ขนาดใหญ่เพื่อดูว่าพวกเขาสามารถรวบรวมวัสดุเพียงพอที่จะกลายเป็นใหญ่เป็นโลก พวกเขาพบว่าหนึ่งระบบใกล้เคียง - 55 Cancri - อาจก่อตัวดาวเคราะห์ดาวเคราะห์ด้วยน้ำจำนวนมากในเขตเอื้ออาศัย
การค้นพบดาวเคราะห์ยักษ์ที่กำลังโคจรรอบดาวอื่นอย่างต่อเนื่องนอกเหนือจากดวงอาทิตย์ของเรานั้นมีการคาดเดาที่เพิ่มขึ้นว่าอาจมีโลกประเภทโลกในระบบดาวเคราะห์ใกล้เคียงที่สามารถดำรงชีวิตได้ ตอนนี้นักวิจัยใช้การจำลองคอมพิวเตอร์สำหรับระบบใกล้เคียงสี่แห่งที่มีดาวเคราะห์ขนาดยักษ์เกี่ยวกับขนาดของดาวพฤหัสบดีได้ค้นพบหนึ่งที่สามารถก่อตัวดาวเคราะห์คล้ายโลกได้โดยมีเงื่อนไขที่เหมาะสมเพื่อช่วยชีวิต
ระบบที่สองน่าจะมีเข็มขัดหินขนาดเท่าดาวอังคารหรือเล็กกว่า อีกสองแบบจำลองแสดงว่าไม่มีเงื่อนไขที่เหมาะสมในการก่อตัวดาวเคราะห์ขนาดเท่าโลก แต่ละระบบอยู่ภายใน 250 ปีแสงของโลก (ปีแสงอยู่ที่ประมาณ 5.88 ล้านล้านไมล์) นักดาราศาสตร์ได้ค้นพบหลักฐานว่าแต่ละระบบมีดาวเคราะห์ยักษ์อย่างน้อยสองดวงเกี่ยวกับมวลของดาวพฤหัสซึ่งได้อพยพเข้าใกล้ดาวฤกษ์ของพวกมันบางทีอาจจะใกล้เคียงกับดาวพุธ
สำหรับแต่ละระบบทั้งสี่นั้นนักวิจัยได้ทำการจำลองด้วยคอมพิวเตอร์จำนวน 10 เครื่องซึ่งวางตัวอ่อนดาวเคราะห์ขนาดเล็กหรือดาวเคราะห์น้อยลงในระบบเพื่อดูว่าพวกเขาสามารถรวบรวมวัสดุได้มากขึ้นและก่อตัวเป็นดาวเคราะห์ขนาดเท่าโลกจริงหรือไม่ การจำลองสถานการณ์แต่ละครั้งสันนิษฐานว่าสภาพเดียวกันในระบบดาวเคราะห์ยกเว้นว่าตำแหน่งและมวลของดาวเคราะห์แต่ละดวงมีการเปลี่ยนแปลงเล็กน้อยฌอนเรย์มอนด์นักวิจัยหลังปริญญาเอกของมหาวิทยาลัยโคโลราโดผู้มีส่วนร่วมในงานในขณะที่เขาเป็นนักศึกษาปริญญาเอกดาราศาสตร์ มหาวิทยาลัยวอชิงตัน
เรย์มอนด์เป็นผู้เขียนนำของกระดาษอธิบายการวิจัยที่เผยแพร่ในเดือนมิถุนายนใน Astrophysical Journal ผู้เขียนร่วมคือ Rory Barnes นักวิจัยหลังปริญญาเอกที่มหาวิทยาลัยแอริโซนาซึ่งมีส่วนร่วมในการทำงานในขณะที่นักศึกษาปริญญาเอกด้านดาราศาสตร์ดาราศาสตร์ UW และ Nathan Kaib นักศึกษาปริญญาเอกด้านดาราศาสตร์ งานนี้ได้รับทุนจากองค์การการบินและอวกาศแห่งชาติ, สถาบัน Astro ของนาซาและมูลนิธิวิทยาศาสตร์แห่งชาติ
“ น่าตื่นเต้นที่แบบจำลองของเราแสดงดาวเคราะห์ที่อาศัยอยู่ได้ดาวเคราะห์ที่มีมวลอุณหภูมิและปริมาณน้ำใกล้เคียงกับโลกอาจก่อตัวเป็นหนึ่งในระบบดาวเคราะห์นอกระบบดวงแรกที่ตรวจพบได้ครั้งแรก” บาร์เนสกล่าว
การศึกษาล่าสุดแสดงให้เห็นว่าระบบดาวเคราะห์นอกระบบที่รู้จักกันดีจำนวนมากมีภูมิภาคที่เสถียรพอที่จะรองรับดาวเคราะห์ตั้งแต่มวลของโลกจนถึงของดาวเสาร์ แบบจำลอง UW ได้ทดสอบการก่อตัวของดาวเคราะห์ในระบบที่เรียกว่า 55 Cancri, HD 38529, HD 37124 และ HD 74156 นักวิจัยสันนิษฐานว่าระบบนี้สมบูรณ์และวงโคจรของดาวเคราะห์ยักษ์ของพวกมันนั้นดี พวกเขายังสันนิษฐานว่าเงื่อนไขที่อาจทำให้เกิดการก่อตัวของวัตถุขนาดเล็กที่สามารถพัฒนาเป็นดาวเคราะห์หินคล้ายโลก
ในแบบจำลองนี้นักวิทยาศาสตร์ได้วางตัวอ่อนของดาวเคราะห์ขนาดเท่าดวงจันทร์ระหว่างดาวเคราะห์ยักษ์และปล่อยให้พวกมันมีวิวัฒนาการเป็นเวลา 100 ล้านปี ด้วยสมมติฐานเหล่านั้นพวกเขาพบว่าดาวเคราะห์โลกก่อตัวขึ้นอย่างรวดเร็วใน 55 Cancri บางครั้งมีน้ำและวงโคจรอยู่ในเขตเอื้ออาศัยของระบบ พวกเขาพบว่า HD 38529 มีแนวโน้มที่จะรองรับแถบดาวเคราะห์น้อยและวัตถุขนาดเท่าดาวอังคารหรือเล็กกว่า แต่ไม่มีดาวเคราะห์บนพื้นโลกที่น่าสังเกต ไม่มีดาวเคราะห์ก่อตัวใน HD 37124 และ HD 74156
“ สิ่งที่ทำให้ฉันประหลาดใจที่สุดคือการเห็นระบบที่ก่อตัวดาวเคราะห์ขนาดเท่าดาวอังคารหรือเล็กกว่าเท่านั้น” เรย์มอนด์กล่าว “ อะไรก็ตามที่โตขึ้นมากเกินไปจะไม่เสถียรดังนั้นจึงมีการสะสมของดาวเคราะห์ขนาดเล็กจำนวนมากบางทีหนึ่งในสิบของขนาดโลก”
Kaib กล่าวว่าแบบจำลองนี้แสดงให้เห็นว่าสภาพอากาศยังคงมีความเสถียรเพียงพอสำหรับ 100 ล้านปีดังนั้นตัวอ่อนของดาวเคราะห์จะมีโอกาสสะสมสารเคมีมากขึ้นและพัฒนาเป็นขนาดของดวงจันทร์หรือดาวอังคาร “ ในระบบแรก ๆ ของเรานั่นอาจเป็นสิ่งที่ระบบสุริยะภายในของเราดูเหมือนกับมีศพนับร้อยขนาด” เขากล่าว
มีการค้นพบดาวเคราะห์นอกระบบด้วยความถี่ที่เพิ่มขึ้นในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมาเนื่องจากเทคนิคที่ตรวจจับดาวเคราะห์ยักษ์ด้วยผลความโน้มถ่วงที่มีต่อดาวแม่ของพวกมัน ไม่แน่ใจว่าดาวเคราะห์ยักษ์วิวัฒนาการมาอย่างไร แต่พวกเขาคิดว่าจะก่อตัวไกลจากดาวฤกษ์แม่ของพวกมันแล้วอพยพเข้าด้านในผลักด้วยแผ่นดิสก์ก๊าซที่ก่อตัวขึ้น หากการอพยพเกิดขึ้นช้าในการพัฒนาระบบดาวเคราะห์ยักษ์อาจทำลายวัสดุส่วนใหญ่ที่จำเป็นในการสร้างดาวเคราะห์คล้ายโลก Raymond กล่าว เขาตั้งข้อสังเกตว่าในขณะที่การปรากฏตัวของดาวเคราะห์ยักษ์นั้นค่อนข้างดี แต่มันก็จะมีเวลาก่อนที่มันจะเป็นไปได้ที่จะตรวจจับดาวเคราะห์ขนาดเล็กกว่ารอบดาวฤกษ์อื่น
สำหรับกระดาษล่าสุดอีกอันหนึ่งเรย์มอนด์วิ่งจำลองคอมพิวเตอร์มากกว่า 450 เครื่องเพื่อทำแผนที่ดาวเคราะห์วงโคจรยักษ์ที่ทำให้ดาวเคราะห์คล้ายโลกก่อตัวขึ้น หากดาวเคราะห์ยักษ์อยู่ใกล้เกินไปมันจะป้องกันไม่ให้วัตถุที่เป็นหินมารวมตัวกันเป็นดาวเคราะห์ขนาดเท่าโลก การศึกษาแสดงให้เห็นว่ามีเพียงประมาณร้อยละ 5 ของระบบดาวเคราะห์ยักษ์ที่รู้จักกันน่าจะมีดาวเคราะห์คล้ายโลก แต่เนื่องจากการสังเกตการณ์เป็นเวลานานและอุปกรณ์ที่ไวต่อการตรวจจับดาวเคราะห์ขนาดเท่าดาวเสาร์และดาวพฤหัสบดีจึงเป็นไปได้ว่าอาจมีระบบดาวเคราะห์หลายดวงเช่นเราในกาแลกซี่นี้
แหล่งที่มาดั้งเดิม: UW News Release
